JP2012133902A - コイン形電池用ガスケット及びそれを用いたコイン形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形により作製された薄型のガスケットは、輸送中および電池組立中にガスケットの外筒部７が外筒部と内筒部の間に形成される溝１１に入り込み、変形が生じやすい。さらに、ガスケットが相互に重なり合った場合には、排出作業等で製造工程において支障をきたし、生産性を低下させるという問題を有している。
【解決手段】外筒部７とこの外筒部７より背の低い内筒部８と、この両者を結合する底部連結部９からなるコイン形電池用ガスケット５において、上記外筒部７の上部の少なくとも一部の厚さＡを外筒部７と内筒部８との間に形成される溝部１１の幅Ｂより大きくしたことを特徴とするコイン形電池用ガスケットを用いることで、輸送中やパーツフィーダー内でのガスケット同士の重なりを防ぎ、製造工程での生産性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は射出成形により作製された薄型のコイン形電池用ガスケット及びそれを用いたコイン形電池に関するものである。

ボタン形電池、偏平形電池とも称されるコイン形電池は小形薄形であるため、その特長を活かして腕時計やキーレスエントリーなど小型化が要求される場合や、ＯＡ機器やＦＡ機器等のメモリバックアップなど長期間の使用が要求される場合に広く用いられている。さらに各種のメータや測定用電源にも採用され、その用途は拡大の一途にある。また、電池の使用環境も常温域から低温或いは高温雰囲気下に拡がっている。このように、コイン形電池を取り巻く環境が変化し、コイン形電池に要望される品質特性もより厳しいものになってきている。このような中でガスケット外壁の上部を肉厚にすることでガスケット最大圧縮部が封口時に厳しいかしめ条件でも切れにくい構造となり、さらにはかしめ条件のばらつきも吸収できるようなガスケットの構造の開発がなされている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１２３０１７号公報

コイン形電池は、電池ケース内に正極ペレットと負極ペレットとをセパレータを介して対向配置し、電解液を充填したあと、ガスケットを介して電池ケースの開口部を封口板でカシメ封口して形成されている。特許文献１ではコイン形電池用ガスケットの外壁の上部の肉厚を厚くすることで、かしめ条件ばらつきに対しては改善されてきたが、コイン形電池用ガスケットが輸送中や組立工程のパーツフィーダー内において、ガスケットの外筒部が他のガスケットの外筒部と内筒部の間に形成される溝部に入り込み変形してしまうという課題があった。このような事態が発生すると、入り込んだガスケットや変形したガスケットを取り除く作業が発生するため、生産能力が低下する。また変形したガスケットを使用した電池では、苛酷な振動環境下で使用された場合や高温度雰囲気下で連続使用された場合に電池が漏液したり、水分進入により内部抵抗が上昇しやすくなったりすることがある。

本発明が目的とするところは、苛酷な環境下におかれ続けた場合にも電池の信頼性を維持し、さらに製造時の工程能力も大きく向上させる構造を備えたコイン形電池を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、外筒部とこの外筒部より背の低い内筒部と、この両者を結合する底部連結部からなるコイン形電池用ガスケットにおいて、上記外筒部の上部の少なくとも一部の厚さを外筒部と内筒部との間に形成される溝部の幅より大きくしたことを特徴とする。

この構成によれば、コイン形電池用ガスケットが輸送中や組立工程のパーツフィーダー内においても外筒部が外筒部と内筒部の間の溝部に入り込む形で重なることがなくなる。従って、本発明に係る構成を有するコイン形電池用ガスケットは製造工程での生産能力を
大きく向上させるとともに、コイン形電池用ガスケットを使用したコイン形電池ではガスケットの変形に起因した電池の漏液、保存特性における信頼性低下を防ぐことができる。

以上のように本発明によれば、上記構成のコイン形電池用ガスケットにより、製造工程での生産能力が大幅に向上するとともに、このコイン型電池用ガスケットを使用するコイン形電池では過酷な環境下においても従来に比べ優れた信頼性をもたらすことができる。

本発明の一実施の形態に係るコイン形電池用ガスケットの構成を示す要部の断面図 本発明の一実施の形態に係るコイン形電池の構成を示す断面図 本発明のコイン形電池用ガスケットの外筒部に凸部形状を有する要部の断面図 本発明のコイン形電池用ガスケットの内筒部に凸部形状を有する要部の断面図 （ａ）本発明の外筒部に３点以上の凸部を有するコイン形電池用ガスケットの断面図、（ｂ）同コイン形電池用ガスケットの平面図 （ａ）本発明の内筒部に３点以上の凸部を有するコイン形電池用ガスケットの断面図、（ｂ）同コイン形電池用ガスケットの平面図

本発明における第１の発明は、外筒部とこの外筒部より背の低い内筒部と、この両者を結合する底部連結部からなるコイン形電池用ガスケットにおいて、上記外筒部の上部の少なくとも一部の厚さを外筒部と内筒部との間に形成される溝部の幅より大きくしたことを特徴とするコイン形電池用ガスケットであり、この構成とすることにより輸送中や組立工程中に外筒部が他のガスケットの外筒部と内筒部の間の溝部に入り込んで変形することが無くなる。また、輸送中の変形による部品不良の減少や組立工程における稼働率の向上につながる。

本発明における第２の発明は、第１の発明において、コイン形電池用ガスケットの外筒部の上部の厚さを溝部の幅より大きくするために外筒部の上部の肉厚を大きくしたことを特徴とする。この構成によれば、輸送中の重なりがなくなることでコイン形電池用ガスケットの変形による部品不良が減少し、組立工程における稼働率の向上にもつながる。

本発明における第３の発明は、第１の発明において、コイン形電池用ガスケットの外筒部の上部の厚さを溝部の幅より大きくするために外筒部の上部に凸部、リブ、突片の少なくともいずれか１つを設けたことを特徴とする。この構成によれば、コイン形電池用ガスケットに使用するガスケット材料の単量を少なくすることができ、コスト削減が可能となる。さらに、輸送中の重なりがなくなることでコイン形電池用ガスケットの変形による部品不良が減少し、組立工程における稼働率の向上にもつながる。

本発明における第４の発明は、第１の発明において、コイン形電池用ガスケットの外筒部と内筒部の間の溝の幅を小さくするために内筒部の溝側に突部、リブ、突片の少なくともいずれか１つを設けたことを特徴とする。この構成によれば、コイン形電池用ガスケットに使用するガスケット材料の単量を少なくすることができ、コスト削減が可能となる。さらに、輸送中の重なりがなくなることでコイン形電池用ガスケットの変形による部品不良が減少し、組立工程における稼働率の向上にもつながる。

本発明における第５の発明は、有底円筒状に形成された電池ケース内に正極と負極とを
セパレータを介して対向配置した発電要素を電解液とともに収納し、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口板を封着したコイン形電池において、上記ガスケットとして上記第１〜第４の発明のいずれか１つに記載のコイン形電池用ガスケットを用いたことを特徴とするコイン型電池であり、この構成によれば、苛酷な振動環境下で使用されたり高温度雰囲気下で連続使用されても漏液したり水分侵入による抵抗の上昇といったことを阻止することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の一実施の形態に係るコイン形電池用ガスケット５は図１に示すように、外筒部７とこの外筒部７より背の低い内筒部８と、この両者を結合する底部連結部９からなるコイン形電池用ガスケットであって、上記外筒部７の上部の少なくとも一部の厚さＡを外筒部７と内筒部８との間に形成される溝部１１の幅Ｂより大きくした構成になっている。

上記ガスケットを使用したコイン形電池は図２に示すように、浅い有底円筒形の電池ケース１内に、正極ペレット２と負極ペレット３がセパレータ４を介して対向配置されており、電解液を充填して、電池ケース１の開口部に上述した構成のガスケット５を介して封口板６を配置し、電池ケース１の開口端を内側に折り曲げるカシメ加工により電池ケース１の開口部を封口し、コイン形の外観を呈する電池に構成されている。

尚、本実施の形態に係るコイン形電池は、以下の手順に作製される。電池ケース１内に図２に示すように正極ペレット２、負極ペレット３、セパレータ４及び集電剤１２を収容し、電解液を充填して、電池ケース１の内側の側面にガスケット５が位置するようにして、電池ケース１の開口部に封口板６を配置し、図２に示すように、電池ケース１の開口端を内側に折り曲げると、ガスケット５は圧縮されてその下端は電池ケース１の内側底面に密着し、上部は封口板の側面に密着するので、電池の内部は密着された状態が得られる。

尚、本実施の形態では、図１のように外筒部７の上部の少なくとも一部の厚さＡを外筒部７と内筒部８との間に形成される溝部１１の幅Ｂより大きくしたことを特徴とするコイン形電池用ガスケット５を使用したが、図３のように外筒部７の上部の厚さを溝部１１の幅Ｂより大きくするために外筒部７の上部に凸部、リブ、突片１０の少なくともいずれか１つを設けた場合や、図４のように内筒部８の上部に凸部、リブ、突片１０の少なくともいずれか１つを設けたような形態であっても本実施の形態と同様の効果が得られることを確認している。

また、連続した環状に限らず、図５、図６に示すように外筒部７や内筒部８の上部に非連続な凸部、リブ、突片１０を設ける構成の場合でも同様の効果が得られることも確認している。ただし、この場合は最低３点以上の凸部、リブ、突片１０が必要である。

次に上記構成のコイン形電池用ガスケットを用いることによる効果について実施例を用いて説明する。上記の構成によるコイン形電池用ガスケットの外筒部７の上部の一部の厚さＡと溝部１１の幅との比Ａ／Ｂが１．２になるコイン形電池用ガスケット（実施例１）と、比較用としてＡ／Ｂが０．９０であるコイン形電池用ガスケット（比較例１）、Ａ／Ｂが０．８０であるコイン形電池用ガスケット（比較例２）を用いてパーツフィーダー内でのガスケット同士の重なりを確認した結果を（表１）に示す。本発明のコイン形電池用ガスケット中では重なり発生数は低減され、工程内においての生産能力が大きく向上されることとなった。

上記構成になる実施例１と比較例１、２のコイン形電池用ガスケットを用いて作製したコイン形電池について検証した結果を以下に説明する。

本実施の形態に係るコイン形電池は具体的に次のように作製した。図２に示すように、ＳＵＳ４３０を用いて形成された電池ケース１に、二酸化マンガンに黒鉛等の導電剤及び結着剤を混合した正極ペレット２と、金属リチウムにより形成した負極ペレット３とを、ポリフェニレンサルファイド不織布によるセパレータ４を挟んで対向配置し、耐熱性を有する非水電解液を充填する。この後、ポリフェニレンサルファイドにより形成されたガスケット５とＳＵＳ３０４により形成された封口板６との間にブロンアスファルトと鉱物油からなる封止剤を塗布して、これを電池ケース１の開口部に配置してカシメ封口することによりコイン形電池を作製した。尚、作製したコイン形電池の直径は２４．５ｍｍ、厚さは５．０ｍｍ、電気容量は６２０ｍＡｈである。

実施例１のコイン形電池用ガスケットを用いたコイン形電池（実施例電池１）と、比較例１、２のコイン形電池用ガスケットのうち重なりにより変形したガスケットを用いたコイン形電池（比較例電池１、２）をそれぞれ１００個作製した。

（耐漏液性の検討）
耐振動試験は２００Ｈｚの周波数振動をＸ、Ｙ、Ｚの３方向にそれぞれ１時間実施し、続いて−６０℃で１時間、６０℃で１時間を１サイクルとした時の熱衝撃試験を３６０サイクル行った。その後漏液の有無を確認した。その結果を（表２）に示す。

（表２）より、振動試験の結果、比較例電池１、２では電池特性には影響のないレベルでの漏液が確認されたが本発明のコイン形電池１では漏液の発生が認められず、信頼性が大幅に改善されていることが分かる。

（保存特性の検討）
続いて保存特性について検証した。この実施の形態になるコイン形電池１と、比較対象とするコイン形電池として、重なりにより変形したガスケットを用いた比較電池１をそれぞれ１００個作製した。全てコイン型二酸化マンガンリチウム電池として構成されたものである。

保存試験は６０℃９０％ＲＨの環境下において実施した。その結果、保存によりそれぞれの電池で内部抵抗は上昇したが、本発明の実施例電池１では比較例電池１に比べ、内部抵抗の上昇量が大幅に低減されることが確認された。上記の結果を踏まえ、変形したガスケットの真円度を測定したところ、本発明の実施例電池１で使用したガスケットでは比較電池１で使用したガスケットと比べると、真円度が０に近い値となっていることが明らかとなった。これにより、輸送中や工程内でのガスケットの重なりに起因する僅かな変形を抑制することで、コイン形電池の保存に対する信頼性が大幅に改善されていることが分かる。

本発明に係るコイン形電池用ガスケット５を用いた上記構成となるコイン形電池は、苛酷な振動環境下での使用に対しても耐振動性に優れた特性を発揮し、尚且つ高温多湿の環境下においても優れた保存特性を維持する。すなわち、変形が少ないコイン形電池用ガスケットを用いると、ガスケット５への封止剤が均一に塗布されるため、ガスケット５に接する電池ケース１や封口板６との間に隙間が発生しにくくなるため、長期の苛酷な環境下での使用においても漏液や水分の電池内への浸入が抑制される。

本発明のコイン形電池用ガスケットは製造工程での生産能力を大きく向上させるとともに、上記ガスケットを使用したコイン形電池ではガスケットの変形に起因した電池の漏液、保存特性における信頼性を大きく向上させるコイン形電池を提案するものである。

１ 電池ケース
２ 正極ペレット
３ 負極ペレット
４ セパレータ
５ ガスケット
６ 封口板
７ 外筒部
８ 内筒部
９ 底部連結部
１０ 凸部、リブ、突片
１１ 溝部
１２ 集電剤
Ａ 外筒部の上部の一部の厚さ
Ｂ 溝部の幅

Claims (5)

1. 外筒部とこの外筒部より背の低い内筒部と、この両者を結合する底部連結部からなるコイン形電池用ガスケットにおいて、前記外筒部の上部の少なくとも一部の厚さを外筒部と内筒部との間に形成される溝部の幅より大きくしたことを特徴とするコイン形電池用ガスケット。
2. 前記外筒部の上部の厚さを溝部の幅より大きくするために外筒部の上部の肉厚を大きくした請求項１記載のコイン形電池用ガスケット。
3. 前記外筒部の上部の厚さを溝部の幅より大きくするために外筒部の上部に凸部、リブ、突片の少なくともいずれか１つを設けた請求項１記載のコイン形電池用ガスケット。
4. 前記溝の幅を小さくするために外筒部または内筒部の溝側に突部、リブ、突片の少なくともいずれか１つを設けた請求項１記載のコイン形電池用ガスケット。
5. 有底円筒状に形成された電池ケース内に正極と負極とをセパレータを介して対向配置した発電要素を電解液とともに収納し、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口板を封着したコイン形電池において、上記ガスケットとして請求項１〜４のいずれか１つに記載のコイン形電池用ガスケットを用いたことを特徴とするコイン形電池。